Jeon, Hyungtaek;Kang, Yun Hee;Yoo, Seung-Min;Park, Myung-Jin;Park, Jong Bae;Lee, Seung-Hoon;Lee, Myung-Shin
Journal of Microbiology and Biotechnology
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v.28
no.1
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pp.165-174
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2018
Glioblastoma multiforme is the most lethal malignant brain tumor. Despite many intensive studies, the prognosis of glioblastoma multiforme is currently very poor, with a median overall survival duration of 14 months and 2-year survival rates of less than 10%. Although viral infections have been emphasized as potential cofactors, their influences on pathways that support glioblastoma progression are not known. Some previous studies indicated that human Kaposi's sarcoma-associated herpesvirus (KSHV) was detected in healthy brains, and its microRNA was also detected in glioblastoma patients' plasma. However, a direct link between KSHV infection and glioblastoma is currently not known. In this study, we infected glioblastoma cells and glioma stem-like cells (GSCs) with KSHV to establish an in vitro cell model for KSHV-infected glioblastoma cells and glioma stem-like cells in order to identify virologic outcomes that overlap with markers of aggressive disease. Latently KSHV-infected glioblastoma cells and GSCs were successfully established. Additionally, using these cell models, we found that KSHV infection modulates the proliferation of glioma stem-like cells.
Identification of novel therapeutics in glioblastoma remains crucial due to the devastating and infiltrative capacity of this malignancy. The current study was aimed to appraise effect of arsenic trioxide (ATO) in U87MG cells. The results demonstrated that ATO induced apoptosis and impeded proliferation of U87MG cells in a dose-dependent manner and also inhibited classical NF-${\kappa}B$ signaling pathway. ATO further upregulated expression of Bax as an important proapoptotic target of NF-${\kappa}B$ and also inhibited mRNA expression of survivin, c-Myc and hTERT and suppressed telomerase activity. Moreover, ATO significantly increased adhesion of U87MG cells and also diminished transcription of NF-${\kappa}B$ down-stream targets involved in cell migration and invasion, including cathepsin B, uPA, MMP-2, MMP-9 and MMP-14 and suppressed proteolytic activity of cathepsin B, MMP-2 and MMP-9, demonstrating a possible mechanism of ATO effect on a well-known signaling in glioblastoma dissemination. Taken together, here we suggest that ATO inhibits survival and invasion of U87MG cells possibly through NF-${\kappa}B$-mediated inhibition of survivin and telomerase activity and NF-${\kappa}B$-dependent suppression of cathepsin B, MMP-2 and MMP-9.
Although immunotherapy has been broadly successful in the treatment of hematologic malignancies and a subset of solid tumors, its clinical outcomes for glioblastoma are still inadequate. The results could be due to neuroanatomical structures such as the blood-brain-barrier, antigenic heterogeneity, and the highly immunosuppressive microenvironment of glioblastomas. The antitumor efficacy of endogenously activated effector cells induced by peptide or dendritic cell vaccines in particular has been insufficient to control tumors. Effector cells, such as T cells and natural killer (NK) cells can be expanded rapidly ex vivo and transferred to patients. The identification of neoantigens derived from tumor-specific mutations is expanding the list of tumor-specific antigens for glioblastoma. Moreover, recent advances in gene-editing technologies enable the effector cells to not only have multiple biological functionalities, such as cytokine production, multiple antigen recognition, and increased cell trafficking, but also relieve the immunosuppressive nature of the glioblastoma microenvironment by blocking immune inhibitory molecules, which together improve their cytotoxicity, persistence, and safety. Allogeneic chimeric antigen receptor (CAR) T cells edited to reduce graft-versus-host disease and allorejection, or induced pluripotent stem cell-derived NK cells expressing CARs that use NK-specific signaling domain can be a good candidate for off-the-shelf products of glioblastoma immunotherapy. We here discuss current progress and future directions for T cell and NK cell therapy in glioblastoma.
Glioblastoma (GBM) is the most common and aggressive form of human adult brain malignancy. The identification of the cell of origin harboring cancer-driver mutations is the fundamental issue for understanding the nature of GBM and developing the effective therapeutic target. It has been a long-term hypothesis that neural stem cells in the subventricular zone (SVZ) might be the origin-of-cells in human glioblastoma since they are known to have life-long proliferative activity and acquire somatic mutations. However, the cell of origin for GBM remains controversial due to lack of direct evidence thereof in human GBM. Our recent study using various sequencing techniques in triple matched samples such as tumor-free SVZ, tumor, and normal tissues from human patients identified the clonal relationship of driver mutations between GBM and tumor-free SVZ harboring neural stem cells (NSCs). Tumor-free SVZ tissue away from the tumor contained low-level GBM driver mutations (as low as 1% allelic frequency) that were found in the dominant clones in its matching tumors. Moreover, via single-cell sequencing and microdissection, it was discovered that astrocyte-like NSCs accumulating driver mutations evolved into GBM with clonal expansion. Furthermore, mutagenesis of cancer-driving genes of NSCs in mice leads to migration of mutant cells from SVZ to distant brain and development of high-grade glioma through the aberrant growth of oligodendrocyte precursor lineage. Altogether, the present study provides the first direct evidence that NSCs in human SVZ is the cell of origin that develops the driver mutations of GBM.
Glioblastoma stem cells (GBM-SCs) are believed to be a subpopulation within all glioblastoma (GBM) cells that are in large part responsible for tumor growth and the high grade of therapeutic resistance that is so characteristic of GBM. MicroRNAs (miR) have been implicated in regulating the expression of oncogenes and tumor suppressor genes in cancer stem cells, including GBM-SCs, and they are a potential target for cancer therapy. In the current study, miR-203 expression was reduced in $CD133^+$ GBM-SCs derived from six human GBM biopsies. MicroRNA-203 transfected GBM-SCs had reduced capacity for self-renewal in the cell sphere assay and increased expression of glial and neuronal differentiation markers. In addition, a reduced proliferation rate and an increased rate of apoptosis were observed. Therefore, miR-203 has the potential to reduce features of stemness, specifically in GBM-SCs, and is a logical target for GBM gene therapy.
Lim, Sang-Kyun;Llaguno, Sheila R. Alcantara;McKay, Renee M.;Parada, Luis F.
BMB Reports
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v.44
no.3
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pp.158-164
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2011
Gliomas are the most frequently occurring primary malignancies in the central nervous system, and glioblastoma multiforme (GBM) is the most common and most aggressive of these tumors. Despite vigorous basic and clinical studies over past decades, the median survival of patients with this disease remains at about one year. Recent studies have suggested that GBMs contain a subpopulation of tumor cells that displays stem cell characteristics and could therefore be responsible for in vivo tumor growth. We will summarize the major oncogenic pathways abnormally regulated in gliomas, and review the recent findings from mouse models that our laboratory as well as others have developed for the study of GBM. The concept of cancer stem cells in GBM and their potential therapeutic importance will also be discussed.
Gliomas, much like other cancers, are composed of a heterogeneous mix of neoplastic and non-neoplastic cells that include both native and recruited cells. There is extensive diversity among the tumor cells, with differing capacity for In vitro and in vivo growth, a property intimately linked to the cell's differentiation status. Those cells that are undifferentiated, self-renewing, with the capacity for developing tumors (tumorigenic) cells are designated by some as cancer stem cells, because of the stem-like properties. These cells may be a critical therapeutic target. However the exact identity and cell(s) of origin of the socalled glioma cancer stem cell remain elusive. Here we review the current understanding of glioma cancer stem cell biology.
Zhenyu Guo;Tingqin Huang;Yingfei Liu;Chongxiao Liu
International Journal of Stem Cells
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v.16
no.3
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pp.315-325
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2023
Background and Objectives: Glioblastoma (GBM) is an aggressive primary brain tumor characterized by its heterogeneity and high recurrence and lethality rates. Glioblastoma stem cells (GSCs) play a crucial role in therapy resistance and tumor recurrence. Therefore, targeting GSCs is a key objective in developing effective treatments for GBM. The role of Parathyroid hormone-related peptide (PTHrP) in GBM and its impact on GSCs remains unclear. This study aimed to investigate the effect of PTHrP on GSCs and its potential as a therapeutic target for GBM. Methods and Results: Using the Cancer Genome Atlas (TCGA) database, we found higher expression of PTHrP in GBM, which correlated inversely with survival. GSCs were established from three human GBM samples obtained after surgical resection. Exposure to recombinant human PTHrP protein (rPTHrP) at different concentrations significantly enhanced GSCs viability. Knockdown of PTHrP using target-specific siRNA (siPTHrP) inhibited tumorsphere formation and reduced the number of BrdU-positive cells. In an orthotopic xenograft mouse model, suppression of PTHrP expression led to significant inhibition of tumor growth. The addition of rPTHrP in the growth medium counteracted the antiproliferative effect of siPTHrP. Further investigation revealed that PTHrP increased cAMP concentration and activated the PKA signaling pathway. Treatment with forskolin, an adenylyl cyclase activator, nullified the antiproliferative effect of siPTHrP. Conclusions: Our findings demonstrate that PTHrP promotes the proliferation of patient-derived GSCs by activating the cAMP/PKA signaling pathway. These results uncover a novel role for PTHrP and suggest its potential as a therapeutic target for GBM treatment.
OCT4, also known as POU5F1 (POU domain class 5 transcription factor 1), is a transcription factor that acts as a master regulator of pluripotency in embryonic stem cells and is one of the reprogramming factors required for generating induced pluripotent stem cells. The human OCT4 encodes three isoforms, OCT4A, OCT4B, and OCT4B1, which are generated by alternative splicing. Currently, the functions and expression patterns of OCT4B remain largely unknown in malignancies, especially in human glioblastomas. Here, we demonstrated the function of OCT4B in human glioblastomas. Among the isoform of OCT4B, OCT4B-190 ($OCT4B^{19kDa}$) was highly expressed in human glioblastoma stem cells and glioblastoma cells and was mainly detected in the cytoplasm rather than the nucleus. Overexpression of $OCT4B^{19kDa}$ promoted colony formation of glioblastoma cells when grown in soft agar culture conditions. Clinical data analysis revealed that patients with gliomas that expressed OCT4B at high levels had a poorer prognosis than patients with gliomas that expressed OCT4B at low levels. Thus, $OCT4B^{19kDa}$ may play a crucial role in regulating cancer cell survival and adaption in a rigid environment.
Saewhan Park;Kyung-Hee Kim;Yun-Hee Bae;Young Taek Oh;Hyemi Shin;Hyung Joon Kwon;Chan Il Kim;Sung Soo Kim;Hwan-Geun Choi;Jong Bae Park;Byoung Dae Lee
International Journal of Stem Cells
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v.17
no.3
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pp.319-329
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2024
Leucine-rich repeat kinase 2 (LRRK2), a large GTP-regulated serine/threonine kinase, is well-known for its mutations causing late-onset Parkinson's disease. However, the role of LRRK2 in glioblastoma (GBM) carcinogenesis has not yet been fully elucidated. Here, we discovered that LRRK2 was overexpressed in 40% of GBM patients, according to tissue microarray analysis, and high LRRK2 expression correlated with poor prognosis in GBM patients. LRRK2 and stemness factors were highly expressed in various patient-derived GBM stem cells, which are responsible for GBM initiation. Canonical serum-induced differentiation decreased the expression of both LRRK2 and stemness factors. Given that LRRK2 is a key regulator of glioma stem cell (GSC) stemness, we developed DNK72, a novel LRRK2 kinase inhibitor that penetrates the blood-brain barrier. DNK72 binds to the phosphorylation sites of active LRRK2 and dramatically reduced cell proliferation and stemness factors expression in in vitro studies. Orthotopic patient-derived xenograft mouse models demonstrated that LRRK2 inhibition with DNK72 effectively reduced tumor growth and increased survival time. We propose that LRRK2 plays a significant role in regulating the stemness of GSCs and that suppression of LRRK2 kinase activity leads to reduced GBM malignancy and proliferation. In the near future, targeting LRRK2 in patients with high LRRK2-expressing GBM could offer a superior therapeutic strategy and potentially replace current clinical treatment methods.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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